李繼巖，王永詩(shī)，劉傳虎，董大偉，高志強(qiáng)（.中國(guó)石化勝利油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院；2.中國(guó)石化勝利油田博士后流動(dòng)工作站；.中國(guó)石化勝利油田公司；.中國(guó)石油大學(xué)（華東）勝利學(xué)院）

?

熱液流體活動(dòng)及其對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層改造定量評(píng)價(jià)
——以渤海灣盆地東營(yíng)凹陷西部下古生界為例

李繼巖1， 2，王永詩(shī)1，劉傳虎3，董大偉4，高志強(qiáng)1
（1.中國(guó)石化勝利油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院；2.中國(guó)石化勝利油田博士后流動(dòng)工作站；3.中國(guó)石化勝利油田公司；4.中國(guó)石油大學(xué)（華東）勝利學(xué)院）

摘要：基于巖心和薄片觀(guān)察、礦物流體包裹體測(cè)溫、微量元素分析、裂縫充填物碳氧同位素分析、常規(guī)物性分析等技術(shù)手段，分析渤海灣盆地東營(yíng)凹陷西部下古生界熱液流體活動(dòng)證據(jù)，定量評(píng)價(jià)熱液流體對(duì)不同類(lèi)型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層溶蝕改造程度，并對(duì)儲(chǔ)集層有效裂縫縱向分布規(guī)律進(jìn)行了研究。研究區(qū)熱液溶蝕的判識(shí)標(biāo)志為發(fā)育的典型熱液礦物組合，如螢石-硬石膏-自生石英組合等，與熱液相關(guān)的裂縫充填物中包裹體均一溫度高達(dá)150～210 ℃，另外熱液溶蝕區(qū)域碳酸鹽巖表現(xiàn)出高FeO、高SiO2、高M(jìn)nO、低Na2O含量的特征。熱液流體溶蝕作用不僅可產(chǎn)生新的螢石礦物，而且溶蝕形成了大量的孔、微孔、小縫及微縫，改善了碳酸鹽巖儲(chǔ)集層物性。熱液流體溶蝕圍巖的同時(shí)會(huì)攜帶碳酸鹽物質(zhì)在構(gòu)造裂縫中淀積成方解石等裂縫充填物，由于熱液沿?cái)嗔焉仙^(guò)程中流速和溫度逐漸降低，導(dǎo)致下古生界不同層段中發(fā)生的溶蝕強(qiáng)度和充填程度差異明顯，其中鳳山組和冶里組—亮甲山組構(gòu)造裂縫充填程度低、溶蝕孔縫發(fā)育，馬家溝組構(gòu)造裂縫充填程度高、溶蝕孔縫相對(duì)不發(fā)育。圖6參11

關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖；儲(chǔ)集層；熱液流體；溶蝕改造；渤海灣盆地；東營(yíng)凹陷；下古生界；定量評(píng)價(jià)

0 引言

近年來(lái)國(guó)內(nèi)針對(duì)熱液巖溶作用的研究主要集中在塔里木盆地和鄂爾多斯盆地，前人系統(tǒng)總結(jié)了熱液巖溶作用的特征、識(shí)別標(biāo)志、發(fā)育模式，定性描述了熱液流體對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的改造作用［1-2］，但并未進(jìn)行量化評(píng)價(jià)分析。另外由于熱液流體自下游向上游流動(dòng)過(guò)程中，流速場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化會(huì)形成相應(yīng)的“溶解-沉淀帶”，從而導(dǎo)致碳酸鹽巖儲(chǔ)集層有效裂縫縱向發(fā)育的非均質(zhì)性，在此方面前人研究涉及較少。

渤海灣盆地以往的潛山勘探重視“山頭”巖溶型儲(chǔ)集層，以此相繼發(fā)現(xiàn)了任丘、千米橋、孤島等一大批潛山油藏。但對(duì)潛山內(nèi)幕勘探始終沒(méi)有獲得較大突破，潛山規(guī)模勘探已停滯多年，有利儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)成為制約潛山內(nèi)幕勘探的關(guān)鍵因素之一。渤海灣盆地大部分地區(qū)下古生界發(fā)育大套巖漿侵入巖，巖漿侵入過(guò)程中熱液流體可對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層進(jìn)行溶蝕改造而形成有效內(nèi)幕儲(chǔ)集層，這點(diǎn)一直未引起勘探工作者的重視，前人研究涉及較少。本文以渤海灣盆地東營(yíng)凹陷西部下古生界碳酸鹽巖為例，從礦物學(xué)、元素地球化學(xué)、流體包裹體角度，系統(tǒng)分析深部熱液溶蝕的特征、識(shí)別標(biāo)志，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合巖心與薄片觀(guān)察、常規(guī)物性分析成果，定量評(píng)價(jià)熱液流體對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的改造程度，并分析熱液流動(dòng)過(guò)程中流速場(chǎng)和溫度場(chǎng)變化對(duì)儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性的影響。

圖1　研究區(qū)位置及巖漿侵入范圍

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東營(yíng)凹陷為渤海灣盆地東南部的中、新生代復(fù)合斷陷，走向北東東（見(jiàn)圖1），基底為太古界、古生界。在盆地演化過(guò)程中發(fā)生了多期巖漿侵入與噴發(fā)事件，主要發(fā)生在中生代中晚期、新生代沙河街組四段沉積時(shí)期［3］。另外在東營(yíng)凹陷西部下古生界碳酸鹽巖地層中發(fā)現(xiàn)了大量幔源成因的CO2氣藏，為渤海灣盆地非常典型的無(wú)機(jī)成因氣藏，這些幔源CO2氣的析出與巖漿活動(dòng)密切相關(guān)［4］。研究區(qū)巖漿侵入受斷裂控制明顯，切穿基底的高青—平南斷層兩側(cè)是侵入巖主要分布區(qū)（見(jiàn)圖1）。巖漿活動(dòng)攜帶大量熱液流體上涌，可對(duì)下古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)集層進(jìn)行溶蝕改造，使碳酸鹽巖內(nèi)幕發(fā)育大量孔縫儲(chǔ)集空間。為系統(tǒng)研究該地區(qū)熱液流體溶蝕的特征、識(shí)別標(biāo)志及其對(duì)儲(chǔ)集層的改造程度，采集了區(qū)內(nèi)具代表性的濱古26井、濱古斜15井、濱古11井、濱古22井等探井中與熱液流體作用有關(guān)的巖心樣品，首先利用電子顯微鏡觀(guān)察其礦物學(xué)特征，以便了解熱液礦物的共生組合特征。在此基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地對(duì)已知樣品進(jìn)一步作流體包裹體測(cè)溫、微量元素分析等研究工作。本次研究取樣層位集中在下奧陶統(tǒng)馬家溝組、下奧陶統(tǒng)冶里組—亮甲山組、上寒武統(tǒng)鳳山組，以排除中奧陶統(tǒng)八陡組大氣淡水淋濾巖溶作用對(duì)研究結(jié)果的干擾。

2 熱液流體活動(dòng)的證據(jù)

前人對(duì)研究區(qū)與巖漿活動(dòng)有關(guān)的CO2氣藏進(jìn)行了天然氣組分、40Ar/36Ar和3He/4He同位素的分析，認(rèn)為氣藏具有高40Ar/36Ar和高3He/4He值，表明氣藏中稀有氣體主要來(lái)自幔源巖漿緩慢脫氣，同時(shí)有部分殼源CO2混入［4-5］，說(shuō)明研究區(qū)熱液流體主要與幔源巖漿活動(dòng)有關(guān)。巖漿熱液流體中含有大量的CO2、H2S、SO2等揮發(fā)性物質(zhì)，含量可達(dá)4%以上［6-10］，這些有效溶蝕組分（CO2、H2S等）沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移過(guò)程中對(duì)易溶的下古生界碳酸鹽巖進(jìn)行溶蝕。筆者在研究中發(fā)現(xiàn)了熱液流體溶蝕的礦物學(xué)、地球化學(xué)、流體包裹體3大類(lèi)證據(jù)。

2.1 礦物學(xué)證據(jù)

東營(yíng)凹陷西部與熱液活動(dòng)相關(guān)的礦物主要有螢石、硬石膏、重晶石、自生石英、黃鐵礦等多種礦物，常見(jiàn)2種熱液礦物組合，即螢石-硬石膏-自生石英組合以及硬石膏-重晶石-黃鐵礦組合（見(jiàn)圖2）。

螢石-硬石膏-自生石英組合：該組合中螢石呈細(xì)—中晶，晶體形態(tài)為半自形；硬石膏主要呈脈狀充填在構(gòu)造裂隙中，呈現(xiàn)微晶集合體，硬石膏的產(chǎn)狀和結(jié)晶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表明，這種硬石膏不屬于蒸發(fā)成因，而是典型的熱液產(chǎn)物；自生石英呈分散狀的石英顆粒充填于裂縫中，大量自生石英的生成表明熱液流體呈酸性，且具有較高溫度，因?yàn)橹挥羞@樣的熱液才能攜帶較多的SiO2，并在進(jìn)入圍巖裂隙后沉淀出較多的自形石英晶體（見(jiàn)圖2a—2b）。另外濱古斜15井2 304.70 m深度處鉆遇的灰?guī)r具熱液流體螢石化現(xiàn)象，厚度可達(dá)4 m，形成的螢石比較疏松，呈黃綠色（見(jiàn)圖2c），大大改善了巖石的儲(chǔ)集物性。

硬石膏-重晶石-黃鐵礦組合：重晶石呈板狀、發(fā)育兩組相交的解理，多呈現(xiàn)自形晶，在構(gòu)造裂縫內(nèi)呈束狀分布，常與硬石膏伴生；硬石膏主要呈微晶脈狀充填于構(gòu)造裂縫內(nèi)；黃鐵礦呈自形或半自形粒狀散布在碳酸鹽巖基質(zhì)中（見(jiàn)圖2d—2f）。

另外可見(jiàn)大量分散粒狀鐵質(zhì)、自生石英充填于碳酸鹽巖基質(zhì)或構(gòu)造裂縫中（見(jiàn)圖2g—2h），進(jìn)一步證實(shí)了研究區(qū)熱液流體活動(dòng)的存在。

2.2 元素地球化學(xué)指標(biāo)證據(jù)

通過(guò)選取熱液溶蝕層段與未被溶蝕層段碳酸鹽巖進(jìn)行元素測(cè)定，發(fā)現(xiàn)溶蝕層段FeO、SiO2、MnO的含量較高，F(xiàn)eO含量2.603%～4.665%，SiO2含量0.638%～1.040%，MnO含量0.79%～1.25%，Na2O的含量較低，為0.017%～0.048%；與之相對(duì)應(yīng)的未被溶蝕層段具有相反的特征，F(xiàn)eO含量0.091%～0.256%，SiO2含量0～0.025%，MnO含量0.114%～0.223%，Na2O的含量較高，為0.173%～0.252%。以上溶蝕與未溶蝕層段巖石元素變化規(guī)律證實(shí)了研究區(qū)熱液溶蝕作用的存在。

另外碳酸鹽巖遭受熱液溶蝕的同時(shí)，隨著流體溫度和運(yùn)移速度的逐漸降低，其所攜帶的大量溶蝕產(chǎn)物將沉淀充填于早期形成的構(gòu)造裂縫中。筆者對(duì)斷層周?chē)臑I古26井、濱古22井、濱古斜15井、濱古11井等多口取心井進(jìn)行了巖心分析，發(fā)現(xiàn)下古生界碳酸鹽巖中發(fā)育多組系構(gòu)造裂縫，裂縫多被方解石所充填，見(jiàn)少量自生石英、硬石膏。對(duì)構(gòu)造裂縫中充填的方解石（8塊樣品，取自濱古11井、濱167井、濱古26井3口井）進(jìn)行碳、氧同位素組成測(cè)定，結(jié)果表明：方解石樣品的δ13C值為-4.8‰～-1.4‰，平均為-2.0‰，δ18O值為-20.1‰～-14.9‰，平均約-18.3‰。對(duì)比前人發(fā)表的鄰區(qū)圍巖的碳、氧同位素?cái)?shù)據(jù)［11］，研究區(qū)下古生界碳酸鹽巖裂縫中充填的方解石應(yīng)屬于熱液礦脈或熱水蝕變碳酸鹽。

2.3 流體包裹體證據(jù)

選擇濱古26井等探井中構(gòu)造裂縫充填方解石中形態(tài)規(guī)則的流體包裹體，測(cè)定均一溫度和鹽度（見(jiàn)圖3）。測(cè)定結(jié)果表明均一溫度分布范圍較寬，主要存在兩種類(lèi)型的流體包裹體：一種為分布在裂縫中與熱液相關(guān)的鹽水包裹體，氣液比平均為1∶9，直徑10～20 μm，均一溫度主要集中在150～210 ℃，設(shè)古地表溫度為15 ℃，古地?zé)崽荻葹?.8 ℃/100 m（本區(qū)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)，故采用較高的地?zé)崽荻戎担摰貐^(qū)下古生界的最大埋深在3 200 m左右，計(jì)算得理論上形成流體包裹體的流體溫度不超過(guò)136 ℃，這也證實(shí)了該類(lèi)包裹體為熱液流體流動(dòng)過(guò)程中捕獲的包裹體；另一種流體包裹體為烴類(lèi)包裹體，均一溫度為90～120 ℃，這個(gè)溫度與烴源巖排烴的溫度基本一致，為油氣成藏過(guò)程中捕獲的流體包裹體。

3 熱液流體活動(dòng)對(duì)儲(chǔ)集層改造的量化表征

3.1 螢石化作用對(duì)儲(chǔ)集層改造的量化表征

熱液溶蝕產(chǎn)生的螢石化作用是影響碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的因素之一，理論研究表明，螢石交代方解石后體積減小33.5%［7］，使得螢石中產(chǎn)生大量的晶間孔隙，為流體活動(dòng)提供了空間，流體活動(dòng)使得原生晶間孔隙溶蝕擴(kuò)大，形成了大量的溶蝕孔隙，儲(chǔ)集層物性得到進(jìn)一步改善。研究區(qū)濱古斜15井鉆揭該類(lèi)儲(chǔ)集層，在深度2 304.7 m巖心中觀(guān)察到黃綠色螢石，較為疏松（見(jiàn)圖2c），常規(guī)物性測(cè)定孔隙度高達(dá)10%～15%，螢石化作用的增孔率約10%。此為濟(jì)陽(yáng)坳陷首次發(fā)現(xiàn)灰?guī)r螢石化現(xiàn)象，該類(lèi)儲(chǔ)集層可能具有一定勘探潛力。

圖2　熱液作用的巖石學(xué)和礦物學(xué)證據(jù)

圖3　構(gòu)造裂縫充填方解石中包裹體及其均一溫度分布

3.2 熱液流體溶蝕對(duì)儲(chǔ)集層改造的量化表征

熱液流體攜帶大量的有機(jī)酸、CO2、H2S等，沿?cái)嗔选⒘芽p、層理、不整合面和其他孔隙進(jìn)入碳酸鹽巖儲(chǔ)集層，對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行溶蝕改造，形成油氣聚集的新場(chǎng)所。熱液溶蝕形成了大量的孔（直徑1～2 mm）、小縫（縫寬0.1～1.0 mm）、微縫（縫寬0.01～0.10 mm）、微孔（直徑小于0.01 mm），對(duì)碳酸鹽巖內(nèi)幕有效儲(chǔ)集層的形成尤為重要。由于不同類(lèi)型碳酸鹽巖在埋藏高溫環(huán)境下抗溶蝕能力的差異，導(dǎo)致熱液流體對(duì)巖石溶蝕強(qiáng)度具有一定差異［8］。為量化表征熱液流體對(duì)不同類(lèi)型碳酸鹽巖溶蝕改造的強(qiáng)度，筆者主要選取灰?guī)r、白云巖，利用巖心與鏡下薄片觀(guān)察、常規(guī)物性分析結(jié)果，結(jié)合油氣實(shí)際生產(chǎn)情況，綜合分析熱液流體溶蝕改造儲(chǔ)集層的強(qiáng)度大小。

圖4　熱液流體溶蝕碳酸鹽巖形成的孔縫儲(chǔ)集空間

不論是灰?guī)r儲(chǔ)集層還是白云巖儲(chǔ)集層，巖心觀(guān)察時(shí)均發(fā)現(xiàn)了大量熱液溶蝕形成的孔縫（見(jiàn)圖4）。巖心觀(guān)察統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：溶蝕孔大小為（0.8 mm×1.0 mm）～（2.3 mm×1.8 mm），形狀不規(guī)則，成排分布，大部分是碳酸鹽巖本身的溶蝕孔，有少量是構(gòu)造裂縫中早期方解石膠結(jié)物的溶蝕孔；溶蝕裂縫延伸長(zhǎng)度一般小于15 cm，呈鋸齒狀延伸，多條縫一般平行成排出現(xiàn)。另外巖心觀(guān)察發(fā)現(xiàn)熱液溶蝕形成的孔縫充填程度相對(duì)較低，70%左右未被充填，可成為有效儲(chǔ)集空間。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)巖漿侵入?yún)^(qū)多口探井的分析發(fā)現(xiàn)，受熱液流體溶蝕作用，灰?guī)r儲(chǔ)集層物性發(fā)生較大變化。研究區(qū)濱古斜15井2 283～2 293 m灰?guī)r發(fā)育段巖心薄片中觀(guān)察到大量熱液溶蝕產(chǎn)生的微孔，孔隙度2.80%～3.95%，平均3.12%，滲透率大于1.0×10-3μm2，平均4.25×10-3μm2（見(jiàn)圖5a），該段試油日產(chǎn)水50.9 t，為高產(chǎn)水層，說(shuō)明灰?guī)r儲(chǔ)集層中存在大量連通的溶蝕孔縫。另外濱古11井2 370～2 388 m灰?guī)r發(fā)育段，錄井油氣顯示級(jí)別為油浸，孔隙度3%左右，滲透率平均為3.21×10-3μm2（見(jiàn)圖5b），與未被溶蝕層段相比儲(chǔ)集層物性得到了極大改善。

由于研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的潛山內(nèi)幕油氣顯示集中在白云巖儲(chǔ)集層中，故白云巖的成果資料相對(duì)較多，因此筆者分泥—微晶白云巖、細(xì)晶白云巖兩類(lèi)進(jìn)行分析。對(duì)未被溶蝕白云巖常規(guī)物性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)泥—微晶白云巖孔隙度在1.5%～2.3%，平均為2.0%，細(xì)晶白云巖孔隙度在2.8%～3.5%，平均為3.1%，兩類(lèi)白云巖的滲透率均低于1.0×10-3μm2，大部分在0.5×10-3μm2以下。熱液流體的溶蝕作用可使白云巖儲(chǔ)集層物性得到較大改善。在研究區(qū)濱古11井2 300～2 310 m、2 388～2 392 m泥—微晶白云巖發(fā)育段巖心薄片中觀(guān)察到了溶蝕形成的大量微孔和微裂縫，孔隙度3.65%左右，滲透率平均6.12×10-3μm2（見(jiàn)圖5b），其中2 300～2 310 m井段試油日產(chǎn)氣10 342 m3，為高產(chǎn)氣層。在濱古11井2 320～2 350 m井段灰質(zhì)細(xì)晶白云巖中觀(guān)察到多條熱液溶蝕微裂縫，儲(chǔ)集層孔隙度5%左右，滲透率平均6.85×10-3μm2（見(jiàn)圖5b），該段試油日產(chǎn)氣1 940 m3。濱古斜15井中2 238～2 245 m、2 260～2 280 m井段灰質(zhì)細(xì)晶白云巖和泥質(zhì)細(xì)晶白云巖孔隙度3.1%～8.2%，平均為4.85%，滲透率為（0.8～10.2）×10-3μm2，平均為6.76×10-3μm2（見(jiàn)圖5a），該井中2 202.27～2 272.01 m深度段試油日產(chǎn)水43.7 t，為高產(chǎn)水層。不論高產(chǎn)氣還是水，均說(shuō)明儲(chǔ)集層中存在大量連通的溶蝕孔縫。

圖5　經(jīng)熱液流體改造的儲(chǔ)集層巖心及物性特征

綜上所述，熱液流體溶蝕作用極大地改善了碳酸鹽巖儲(chǔ)集性能，有利于形成良好的油氣儲(chǔ)集層。但由于不同類(lèi)型巖石抗溶蝕能力的差異，導(dǎo)致熱液流體對(duì)巖石溶蝕增孔量有所差異［8］。利用鑄體薄片資料，對(duì)研究區(qū)多口探井熱液溶蝕層段不同類(lèi)型碳酸鹽巖溶蝕面孔率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，灰?guī)r溶蝕面孔率為1.0%～1.5%，平均為1.21%，泥—微晶白云巖溶蝕面孔率為1.02%～1.65%，平均為1.42%，細(xì)晶白云巖溶蝕面孔率為1.8%～2.35%，平均為2.16%。

4 熱液流體活動(dòng)對(duì)儲(chǔ)集層溶蝕-充填程度的控制

目前對(duì)與熱液有關(guān)金屬礦床的研究已非常成熟，熱液中成礦物質(zhì)的沉淀與對(duì)圍巖蝕變具有分帶性，這種分帶性主要是由于深部熱液向上涌出過(guò)程中流速場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化而引起，這種變化規(guī)律會(huì)形成相應(yīng)的“溶解-沉淀帶”。在流速快、溫度高的上游層段，形成強(qiáng)溶蝕層段，相反在流速低、溫度降低的下游層段，形成沉淀帶［9］。將熱液成礦分帶理論引入熱液對(duì)碳酸鹽巖溶蝕-充填的研究中，認(rèn)為熱液流體“溶解-沉淀帶”的形成會(huì)造成縱向上不同組段碳酸鹽巖溶蝕程度和構(gòu)造裂縫充填程度的差異。

前已述及構(gòu)造裂縫充填物方解石的形成與熱液流體密切相關(guān)，對(duì)巖心中觀(guān)察到的構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度與充填率、溶蝕小裂縫線(xiàn)密度（縫寬0.1～1.0 mm、延伸長(zhǎng)度小于15 cm）、溶蝕孔個(gè)數(shù)（直徑小于2 mm為主）分組段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由于溶蝕小裂縫與溶蝕孔的充填率較低，未進(jìn)行分析。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：馬家溝組以灰?guī)r為主，構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度平均為10.5條/m，充填程度高，平均充填率為88.4%，溶蝕小裂縫線(xiàn)密度為12.6條/m，溶蝕孔洞為9.2個(gè)/m；冶里組—亮甲山組以白云巖為主，構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度為11.5條/m，充填程度低，平均充填率為75.1%，溶蝕裂縫線(xiàn)密度為18.1條/m，溶蝕孔洞為14.2個(gè)/m；鳳山組以中厚層白云巖與灰?guī)r互層為主，構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度為10.9條/m，構(gòu)造裂縫充填程度較低，平均充填率為84.2%，溶蝕裂縫線(xiàn)密度為15.2 條/m，溶蝕孔洞為12.3個(gè)/m。在實(shí)際巖心觀(guān)察統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，選擇鉆井多、資料豐富的平南地區(qū)，考慮現(xiàn)今和古應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律，利用ANSYS有限元軟件模擬了構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度分布規(guī)律，最終將裂縫充填率與裂縫線(xiàn)密度相結(jié)合，模擬了不同層段有效構(gòu)造裂縫（裂縫未充填率大于20%）線(xiàn)密度分布規(guī)律。模擬結(jié)果與實(shí)際巖心觀(guān)察結(jié)果相似：縱向上，不同組段中構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度相差不大，馬家溝組裂縫線(xiàn)密度為（5.9～14.2）條/m（見(jiàn)圖6a），冶里組—亮甲山組為（5.9～13.3）條/m（見(jiàn)圖6b），鳳山組為（5.9～12.4）條/m（見(jiàn)圖6c），構(gòu)造高部位及斷層附近為裂縫密度高值區(qū)?？v向上，馬家溝組有效構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度為（0.7～1.8）條/m（見(jiàn)圖6d），冶里組—亮甲山組為（0.9～2.3）條/m（見(jiàn)圖6e），鳳山組為（0.9～2.0）條/m（見(jiàn)圖6f）。平面上，有巖漿侵入的斷層附近構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度和有效裂縫線(xiàn)密度均最大，遠(yuǎn)離斷層兩者的數(shù)量逐漸變少（見(jiàn)圖6）。

圖6　不同層段構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度與有效構(gòu)造裂縫線(xiàn)密度數(shù)值模擬結(jié)果

以上不同層段溶蝕孔縫與構(gòu)造裂縫充填程度的變化，是由于深部熱液流體流動(dòng)過(guò)程中流速場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分帶變化導(dǎo)致的。鳳山組、冶里組—亮甲山組以白云巖為主，其本身原生孔隙較為發(fā)育，可以為深部熱液的線(xiàn)狀彌散式運(yùn)移提供通道，且該層段熱液流速和溫度較高，以形成“溶解帶”為主，最終產(chǎn)生了更多的溶蝕孔縫，構(gòu)造裂縫充填程度最低，有效裂縫分布最多。而馬家溝組以灰?guī)r為主，灰?guī)r中必須具有構(gòu)造裂縫等通道之后，深部熱液才能彌散式溶蝕，且熱液流體向上運(yùn)移至馬家溝組中時(shí)流速及溫度大大降低，以形成“沉淀帶”為主，使得溶蝕孔縫個(gè)數(shù)減少，構(gòu)造裂縫充填程度變高，有效裂縫分布相對(duì)較少。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)東營(yíng)凹陷西部與巖漿熱液作用相關(guān)的巖石樣品進(jìn)行礦物學(xué)、地球化學(xué)和流體包裹體研究，初步明確了研究區(qū)熱液溶蝕的特征、識(shí)別標(biāo)志及對(duì)儲(chǔ)集層改造的程度。研究區(qū)熱液溶蝕的礦物組合為螢石-硬石膏-自生石英組合、硬石膏-重晶石-黃鐵礦組合，熱液溶蝕層段表現(xiàn)為高FeO、高SiO2、高M(jìn)nO、低Na2O含量的典型特征，熱液流動(dòng)過(guò)程中捕獲的包裹體均一溫度在150～210 ℃。熱液溶蝕是東營(yíng)凹陷西部下古生界潛山內(nèi)幕有效儲(chǔ)集層形成的關(guān)鍵因素，溶蝕產(chǎn)生了大量的孔、微孔、小縫、微裂縫等儲(chǔ)集空間，大大改善了儲(chǔ)集層儲(chǔ)集物性，由于不同類(lèi)型碳酸鹽巖抗溶蝕能力差異，熱液溶蝕改造儲(chǔ)集層的強(qiáng)度略顯差異。另外，受控于巖漿熱液上升過(guò)程中流速場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化，導(dǎo)致下古生界不同層段中溶蝕強(qiáng)度和構(gòu)造裂縫充填程度具有較大差異，從而控制了下古生界不同層段有效裂縫縱向分布的非均質(zhì)性?？v向上，下古生界碳酸鹽巖內(nèi)幕有效儲(chǔ)集層主要集中在鳳山組、冶里—亮甲山組，其次為馬家溝組；平面上，早期形成的北西向斷層和二級(jí)北東向深大斷層附近是熱液流體最易侵入的區(qū)域，也是有效儲(chǔ)集層最為發(fā)育的地區(qū)。

參考文獻(xiàn)：

［1］李輝， 李國(guó)蓉， 羅韻， 等.塔河地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層深部熱液特征分析［J］.東北石油大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 38（6）： 12-23.LI Hui， LI Guorong， LUO Yun， et al.Analysis of characteristics of deep hydrothermal fluids Ordovician carbonate reservoir in Tahe Area［J］.Journal of Northeast Petroleum University， 2014， 38（6）： 12-23.

［2］郭彥如， 付金華， 魏新善， 等.鄂爾多斯盆地奧陶系碳酸鹽巖成藏特征與模式［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)， 2014， 41（4）： 393-403.GUO Yanru， FU Jinhua， WEI Xinshan， et al.Natural gas accumulation and models in Ordovician carbonates， Ordos Basin， China［J］.Petroleum Exploration and Development， 2014， 41（4）： 393-403.

［3］岳伏生， 張景廉， 杜樂(lè)天.濟(jì)陽(yáng)坳陷深部熱液活動(dòng)與成巖成礦［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)， 2003， 30（4）： 29-31.YUE Fusheng， ZHANG Jinglian， DU Letian.The hydrothermal process and origin of illitation deeply in the Jiyang Depression［J］.Petroleum Exploration and Development， 2003， 30（4）： 29-31.

［4］申寶劍， 秦建中， 胡文瑄， 等.濟(jì)陽(yáng)坳陷高青—平南斷裂帶CO2氣藏中稀有氣體地球化學(xué)特征［J］.高校地質(zhì)學(xué)報(bào)， 2009， 15（4）： 537-546.SHEN Baojian， QIN Jianzhong， HU Wenxuan， et al.Noble gas geochemistry of CO2gas pool in Gaoqing-Pingnan Fault Zone，Jiyang Depression［J］.Geological Journal of China University， 2009，15（4）： 537-546.

［5］林松輝.斷裂及巖漿活動(dòng)對(duì)幔源CO2氣成藏的作用： 以濟(jì)陽(yáng)坳陷為例［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， 30（4）： 473-479.LIN Songhui.Fault and magmatic activity as control of mantle source CO2gas accumulation： A case study of Jiyang Depression［J］.Earth Science—Journal of China University of Geosciences， 2005，30（4）： 473-479.

［6］BALLENTINE C J， SCHOEL M， COLEMAN D， et al.Magmatic CO2in natural gases in the Permian Basin， West Texas： Identifying the regional source and filling history［J］.Journal of Geochemical Exploration， 2000， 69/70（4）： 59-63.

［7］張興陽(yáng)， 顧家裕， 羅平， 等.塔里木盆地奧陶系螢石成因及其油氣地質(zhì)意義［J］.巖石學(xué)報(bào)， 2006， 22（8）： 2220-2228.ZHANG Xingyang， GU Jiayu， LUO Ping， et al.Genesis of the fluorite in the Ordovician and its significance to the petroleum geology of Tarim Basin［J］.Acta Petrologica Sinica， 2006， 22（8）：2220-2228.

［8］蔣小瓊， 王恕一， 范明， 等.埋藏成巖環(huán)境碳酸鹽巖溶蝕作用模擬實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)， 2008， 30（6）： 643-646.JIANG Xiaoqiong， WANG Shuyi， FAN Ming， et al.Study of simulation experiment for carbonate rocks dissolution in burial diagenetic environment［J］.Petroleum Geology and Experiment， 2008，30（6）： 643-646.

［9］於崇文， 岑況， 鮑征宇， 等.成礦作用動(dòng)力學(xué)［M］.北京： 地質(zhì)出版社， 1998： 108-189.YU Chongwen， CEN Kuang， BAO Zhengyu， et al.Mineralization dynamics［M］.Beijing： Geological Publishing House， 1998： 108-189.

［10］金強(qiáng)， 毛晶晶， 杜玉山， 等.渤海灣盆地富臺(tái)油田碳酸鹽巖潛山裂縫充填機(jī)制［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)， 2015， 42（4）： 454-462.JIN Qiang， MAO Jingjing， DU Yushan， et al.Fracture filling mechanisms in the carbonate buried-hill of Futai Oilfield in Bohai Bay Basin， East China［J］.Petroleum Exploration and Development，2015， 42（4）： 454-462.

［11］黃思靜.碳酸鹽巖的成巖作用［M］.北京： 地質(zhì)出版社， 2010： 89-105.HUANG Sijing.Carbonate diagenesis［M］.Beijing： Geological Publishing House， 2010： 89-105.

（編輯 黃昌武）

Hydrothermal fluid activity and the quantitative evaluation of its impact on carbonate reservoirs： A case study of the Lower Paleozoic in the west of Dongying sag， Bohai Bay Basin， East China

LI Jiyan1，2， WANG Yongshi1， LIU Chuanhu3， DONG Dawei4， GAO Zhiqiang1
（1.Research Institute of Petroleum Exploration & Development， Shengli Oilfield Company， Dongying 257000， China； 2.Working Station for Postdoctors， Shengli Oilfield Company， Sinopec， Dongying 257000， China； 3.Shengli Oilfield Company， Sinopec，Dongying 257000， China； 4.Shengli College of China University of Petroleum， Dongying 257061， China）

Abstract：By integrating the analyses of core samples， thin sections， homogenization temperature measurement of inclusions， stable isotopic compositions of carbon & oxygen， trace element composition， and conventional physical properties， this research identifies the evidence of Lower Paleozoic hydrothermal fluid activity in the western Dongying sag of Bohai Bay Basin， quantitatively evaluates the hydrothermal dissolution strength in various carbonate reservoirs， and analyzes the longitudinal distribution of effective fractures in reservoirs.The markers of hydrothermal dissolution in the study area include the typical hydrothermal mineral combinations such as fluorite-anhydrite-authigenic quartz combination， the homogenization temperature of inclusions in fracture fillings related to hydrothermal fluid of up to 150 ℃-210 ℃， and the high FeO， high SiO2， high MnO and low Na2O features of carbonate in hydrothermal fluid karst area.Dissolution of hydrothermal fluid can produce not only new fluorite mineral， but also many pores，micropores， small fractures and micro-fractures， which significantly improve the quality of carbonate reservoirs.During the process of hydrothermal fluid dissolution， calcite precipitated and filled structural fractures as the hydrothermal fluid dissolved host rock.As the hydrothermal fluid went up along faults， its velocity and temperature dropped gradually， the intensity of dissolution and calcite filling differ significantly in different formations of the Lower Paleozoic， for example， the Fengshan and Yeli-Liangjiashan Formations have low fracture filling degree and highly developed dissolved fractures and pores， whereas the Majiagou Formation has high fracture filling degree and poorly developed dissolved fractures and pores.

Key words：carbonate； reservoir； hydrothermal fluid； dissolution； Bohai Bay Basin； Dongying sag； Lower Paleozoic； quantitative eveluation

中圖分類(lèi)號(hào)：TE122.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-0747（2016）03-0359-08

DOI：10.11698/PED.2016.03.05

基金項(xiàng)目：國(guó)家油氣科技重大專(zhuān)項(xiàng)“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目下屬課題三“濟(jì)陽(yáng)坳陷油氣富集機(jī)制與增儲(chǔ)領(lǐng)域”（2011ZX05006-003）

第一作者簡(jiǎn)介：李繼巖（1987-），男，甘肅白銀人，中國(guó)石化勝利油田勘探開(kāi)發(fā)研究院在站博士后，主要從事油氣勘探理論與技術(shù)方面的研究工作。地址：山東省東營(yíng)市東營(yíng)區(qū)聊城路2號(hào)，勝利油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，郵政編碼：257061。E-mail：ljy19870817@163.com。

收稿日期：2015-09-01 修回日期：2016-03-22